于海云，王志軍，李 彪，于海立

(1.內(nèi)蒙古機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院,呼和浩特 010070；2.內(nèi)蒙古水土保持監(jiān)測(cè)站,呼和浩特 010020；3.內(nèi)蒙古自治區(qū)水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)院,呼和浩特 010020)

內(nèi)蒙古河套灌區(qū)融解期土壤鹽分多極化雷達(dá)響應(yīng)分析

于海云1，王志軍2，李 彪1，于海立3

(1.內(nèi)蒙古機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院,呼和浩特 010070；2.內(nèi)蒙古水土保持監(jiān)測(cè)站,呼和浩特 010020；3.內(nèi)蒙古自治區(qū)水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)院,呼和浩特 010020)

土壤鹽漬化嚴(yán)重制約了河套灌區(qū)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,傳統(tǒng)的點(diǎn)位測(cè)量方法已經(jīng)無(wú)法滿足人們對(duì)大面積土壤鹽漬化分布認(rèn)知的需求。遙感技術(shù)能快速獲取鹽漬地宏觀分布及變化情況,而可見(jiàn)光、紅外遙感存在一定的局限性,具有全天候、穿透性強(qiáng)的雷達(dá)遙感成為研究的焦點(diǎn)。以內(nèi)蒙古河套灌區(qū)五原縣為研究區(qū),結(jié)合Radarsat-2四極化雷達(dá)遙感數(shù)據(jù)對(duì)融解期土壤的鹽漬化進(jìn)行響應(yīng)分析。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)極化組合(VH2+HH2)/(VH2-HH2)對(duì)不同鹽漬土有較強(qiáng)的響應(yīng)性與分離性,以極化組合為參量建立回歸模型y=0.552 3x-0.645 9,模型最終達(dá)到良好的相關(guān)性(R2=0.768 1),利用回歸模型對(duì)試驗(yàn)區(qū)不同程度鹽漬化土壤分類(lèi)分析,結(jié)合10個(gè)土壤樣本點(diǎn)進(jìn)行精度驗(yàn)證,結(jié)果多數(shù)土壤樣本點(diǎn)的相對(duì)誤差＜10%,精度優(yōu)于傳統(tǒng)鹽漬土分類(lèi)方法。

雷達(dá)遙感；土壤鹽分；極化組合；河套灌區(qū)；精度分析

2015,32(11):19-24

1 研究背景

土壤鹽漬化是土地退化和土地荒漠化的主要類(lèi)型之一,是干旱、半干旱地區(qū)人類(lèi)不合理的活動(dòng)和脆弱的生態(tài)環(huán)境共同作用所導(dǎo)致的[1]。土壤鹽漬化問(wèn)題對(duì)河套灌區(qū)的農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)帶來(lái)破壞性的影響,給當(dāng)?shù)剞r(nóng)民帶來(lái)直接的經(jīng)濟(jì)損失,內(nèi)蒙古河套灌區(qū)的鹽漬化土地面積約占內(nèi)蒙古鹽漬化土地面積的70%[2]。因此,借助遙感手段監(jiān)測(cè)河套平原鹽漬化的研究成果是該地區(qū)灌溉制度制定、鹽漬化土壤治理方案編寫(xiě)的基礎(chǔ)資料。因遙感技術(shù)具有實(shí)時(shí)性強(qiáng)、觀測(cè)范圍廣等特點(diǎn),適合用來(lái)研究土壤鹽漬化問(wèn)題。國(guó)外學(xué)者利用遙感衛(wèi)星對(duì)土壤鹽漬化進(jìn)行研究始于20世紀(jì)70年代[3]。Bao等(1995)[4]發(fā)現(xiàn)土壤的鹽分越高光譜響應(yīng)越強(qiáng),尤其在可見(jiàn)光和近紅外波段,而紅光和綠光波段會(huì)受到地表植被的影響；Dwivedi等(1998)[5]采用PCA和HIS等圖像變換方法對(duì)土壤鹽分的動(dòng)態(tài)變化做了較好的研究；澳大利亞學(xué)者M(jìn)etternicht(2003)[6]結(jié)合遙感、地理信息系統(tǒng)以及專家系統(tǒng)對(duì)鹽漬化進(jìn)行了模擬與預(yù)測(cè),該學(xué)者在鹽漬化時(shí)空動(dòng)態(tài)變化方面取得了一定的成果；J.G.Paine(2007)等[7]學(xué)者利用電磁感應(yīng)手段結(jié)合水質(zhì)化學(xué)分析,對(duì)土壤鹽漬化進(jìn)行了定量研究；J.Farifteh等(2008)[8]利用高光譜數(shù)據(jù)對(duì)土壤鹽分進(jìn)行了分類(lèi)研究,通過(guò)光譜特性可以很好分離出鹽漬土和非鹽漬土,而且發(fā)現(xiàn)表層土壤的鹽分和土壤的反射率有良好的線性關(guān)系。國(guó)內(nèi)學(xué)者利用遙感研究土壤鹽漬化雖比國(guó)外晚10 a,但是在鹽漬化方面的研究也取得了一定成就[9],張恒云(1992)等[10]利用氣象衛(wèi)星建立了鹽漬土和土壤水分以及天氣溫度的回歸模型,分析了濱海鹽漬土的分布情況；邵云等(2002)[11]研究發(fā)現(xiàn)土壤鹽分和土壤的介電常數(shù)聯(lián)系緊密,介電常數(shù)的虛部隨著雷達(dá)影像頻率的降低而增高,不同的波段組合(L波段和C波段)可以對(duì)土壤鹽漬化進(jìn)行監(jiān)測(cè)；牛寶茹(2005)[12]利用遙感影像借助目視判讀的方法對(duì)塔里木河上游表層土壤鹽漬化進(jìn)行了監(jiān)測(cè),監(jiān)測(cè)結(jié)果精度達(dá)到理想效果；李海濤等(2006)[13]運(yùn)用ASTER遙感影像數(shù)據(jù)并結(jié)合物探方法和土樣分析實(shí)驗(yàn),對(duì)焉耆盆地土壤鹽漬化進(jìn)行了定性和定量分析研究；江紅南(2007)[14]利用遙感技術(shù)、地理信息系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)結(jié)合灰色理論知識(shí)對(duì)土壤鹽漬化進(jìn)行了時(shí)間和空間變化的定量研究。綜上所述,利用光學(xué)遙感對(duì)鹽漬地信息監(jiān)測(cè)分類(lèi)已經(jīng)達(dá)到了良好的精度,但是光學(xué)遙感對(duì)天氣的依賴性較強(qiáng),實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)觀測(cè)十分困難；在利用微波遙感方面,學(xué)者大多基于被動(dòng)雷達(dá)遙感或者單極化雷達(dá)遙感,對(duì)于監(jiān)測(cè)成果所含地表信息量較少,最終監(jiān)測(cè)精度不高。而在精細(xì)四極化主動(dòng)微波遙感方面的研究相對(duì)比較少,同時(shí)研究區(qū)域選擇在鹽漬地比較明顯的河套灌區(qū)五原縣,研究成果對(duì)該區(qū)域鹽漬化的治理具有一定的理論指導(dǎo)意義。

2 研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)源

2.1 研究區(qū)概況

五原縣在內(nèi)蒙古河套平原腹地,南臨黃河,北臨陰山,東臨包頭,西臨巴彥淖爾市市區(qū),五原縣是有著2 000多年文明歷史的塞上明珠,地理坐標(biāo)為東經(jīng)107°36′10″—108°37′50″,北緯40°46′30″—41°16′45″；占地總面積為2 492.9 km2,占河套灌區(qū)面積的1/4,氣候?qū)儆谥袦貛Т箨懶詺夂?干燥多風(fēng)少雨,平均氣溫為6.1℃,年均降雨量為170 mm,多集中在夏秋兩季[15]。五原縣是典型的河套灌區(qū)之一,引黃灌溉制度對(duì)發(fā)展當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)和改善農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境起著非常重要的作用,但是其帶來(lái)的負(fù)面影響也是顯著的,如渠系水滲漏和大水漫灌是導(dǎo)致地下水居高不下的直接原因；潛水蒸發(fā)嚴(yán)重,誘發(fā)地下鹽分向表層聚集,礦化度嚴(yán)重,從而產(chǎn)生土壤次生鹽漬化[2]。

2.2 數(shù)據(jù)源

Radarsat-2是由MAD(MacDonald Dettwiler and Associates Ltd)和CAS(Canadian Space Agency)于2007年共同出資開(kāi)發(fā)的星載合成孔徑多極化雷達(dá)系統(tǒng),雷達(dá)頻率為C波段,該波段可提取地表0～5 cm的土壤信息[16]。雷達(dá)影像接收時(shí)間為2014年4月10日,正值河套灌區(qū)融解期,影像為四極化精細(xì)模式(HH+HV+VH+VV極化),標(biāo)稱分辨率為8 m,處理級(jí)別為SLC,一景影像的覆蓋面積為25 km×25 km,微波入射角范圍為35.425 739 8°～36.6 835 456°,影像的覆蓋區(qū)為裸露地表,加之季節(jié)原因處理影像時(shí)不考慮植被覆蓋的影響。

在五原縣實(shí)驗(yàn)區(qū)采集與Radarsat-2影像時(shí)相一致的33個(gè)土壤樣本,每個(gè)土壤樣本取4個(gè)重復(fù),樣本以邊長(zhǎng)小于8 m的正方形組成,并用手持GPS記錄土壤樣本中心點(diǎn)的地理坐標(biāo)信息。室內(nèi)實(shí)驗(yàn)通過(guò)EDTA滴定法計(jì)算土壤樣本的含鹽量信息,土壤樣點(diǎn)含鹽量最終以4個(gè)樣本的平均值代表,根據(jù)農(nóng)業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)將土壤樣本的含鹽量劃分為非鹽漬土、輕度鹽漬土、中度鹽漬土、重度鹽漬土4大類(lèi),劃分標(biāo)準(zhǔn)如表1所示,土壤樣本采樣點(diǎn)分布如圖1所示。

表1 土壤劃分標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Soil classification

圖1 土壤樣本采樣點(diǎn)分布Fig.1 Layout of soil sampling points

3 影像數(shù)據(jù)處理

3.1 雷達(dá)影像處理

雷達(dá)影像不同于可見(jiàn)光遙感,其采用相干微波源照射,各散射中心回波的相干疊加,造成合成矢量的振幅和相位都有一定起伏,最終得到的雷達(dá)影像出現(xiàn)相干噪聲[17],為了抑制雷達(dá)影像的斑點(diǎn)噪聲,對(duì)影像采取多視、濾波處理。多視處理即采用相干疊加的辦法對(duì)斑點(diǎn)噪聲進(jìn)行平滑處理；而濾波處理就是在保障圖像原有的細(xì)節(jié)信息前提下,將局部n×n范圍的影像灰度值的均值代替中心的灰度值,提高影像質(zhì)量。雷達(dá)影像的SLC格式屬于斜距坐標(biāo),通過(guò)地理編碼處理,影像做了相應(yīng)的地距轉(zhuǎn)換,處理完的影像可以設(shè)置為WGS-84坐標(biāo)系；結(jié)合研究區(qū)的DEM數(shù)據(jù),通過(guò)輻射定標(biāo)處理之后,雷達(dá)影像上的每一個(gè)像元值由亮度值轉(zhuǎn)換成后向散射系數(shù)值,利用定標(biāo)公式可以很好地完成亮度值與后向散射系數(shù)值之間的轉(zhuǎn)換,公式如下[18]:

式中:i,j代表遙感影像像元的行列號(hào)；DN為雷達(dá)影像像元的亮度值；K為絕對(duì)定標(biāo)系數(shù)；G為天線的增益；θi,j為雷達(dá)影像每個(gè)像元的天線高度角；Ri,j為雷達(dá)影像的斜距距離；Rref為雷達(dá)影像的參考基準(zhǔn)斜距；αi,j表示衛(wèi)星入射角。其中影像的亮度值、絕對(duì)定標(biāo)系數(shù)、斜距距離從影像上提?。欢炀€增益、天線高度角、參考基準(zhǔn)及衛(wèi)星入射角是影像文件自帶的參數(shù)。

3.2 雷達(dá)影像配準(zhǔn)

借助谷歌衛(wèi)星地圖下載器,下載與雷達(dá)影像區(qū)域相同的Google Earth影像,該下載器可以完好地保留影像的地理坐標(biāo)信息。影像配準(zhǔn)是將圖像糾正在某種地理編碼的坐標(biāo)系統(tǒng)中,使得它與某個(gè)參考影像具有相同的幾何屬性,此次影像配準(zhǔn)選擇Google Earth影像作為參考影像,在配準(zhǔn)過(guò)程中盡量選擇易于分辨的特征點(diǎn)(路的交叉點(diǎn)、房子的拐角等),特征點(diǎn)盡可能地均勻分布在整幅影像中,糾正結(jié)果的最后精度RMS為0.530 124,不到一個(gè)像元,雷達(dá)影像的分辨率為8 m,反映到實(shí)地的精度為4.24 m。對(duì)于研究區(qū)地塊的大小,采樣點(diǎn)最后提取對(duì)應(yīng)的后向散射系數(shù)值誤差可以忽略不計(jì)。

4 數(shù)據(jù)分析

4.1 融解期鹽漬土的后向散射系數(shù)

內(nèi)蒙古河套灌區(qū)屬于寒冷地區(qū),季節(jié)間溫差較大,土壤的凍融變化是引起土壤鹽漬化變化的主要原因,河套灌區(qū)秋澆具有壓鹽保墑的作用,在秋澆前后土壤鹽分含量會(huì)產(chǎn)生較大變化,土壤在融解期,土壤的蒸發(fā)量遠(yuǎn)大于降雨量導(dǎo)致鹽分會(huì)在地表聚集。雷達(dá)影像的均一性比較差,最大值和最小值相差很大,在提取雷達(dá)后向散射系數(shù)值時(shí)可以圍繞采樣點(diǎn)中心提取多值最后取平均；取均值雖不是最好的辦法,但卻是最常用和最簡(jiǎn)單的方法,均值可以代替采樣點(diǎn)的后向散射系數(shù)值[19],部分采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)如表2所示。

后向散射系數(shù)均值可以反映土壤的散射特征,將不同土壤類(lèi)別的四極化后向散射系數(shù)均值分離出來(lái),繪制不同程度鹽漬土后向散射系數(shù)特征圖,如圖2所示。

圖2 不同鹽漬土后向散射系數(shù)特征圖Fig.2 Backscatter coefficient characteristics of different saline soils

河套灌區(qū)融解期不同鹽漬化程度的土壤對(duì)四極化后向散射系數(shù)響應(yīng)分析可知,雷達(dá)影像同極化方式(HH,VV)對(duì)鹽漬土的響應(yīng)明顯高于不同極化方式(HV,VH)；HH極化方式的后向散射系數(shù)高于其他極化組合方式,HV,VH極化組合之間的后向散射系數(shù)較相近。VV極化方式影像的后向散射系數(shù)對(duì)輕度鹽漬化土壤的響應(yīng)比較強(qiáng)烈。HH極化方式影像的后向散射系數(shù)對(duì)不同鹽漬化程度的土壤響應(yīng)都比較強(qiáng)烈。

為了更加準(zhǔn)確對(duì)不同程度的鹽漬土進(jìn)行分離,我們分析不同土壤對(duì)應(yīng)的后向散射系數(shù)值情況,如表3所示。由表3可知,在融解期同極化不同鹽漬化程度土壤的后向散射系數(shù)均值相差比較小,VV極化影像均值的最大值與最小值相差11.38 dB；HH極化影像均值的最大值與最小值相差10.89 dB；在交叉極化上HV極化影像均值的最大值與最小值相差為19.03 dB；VH極化影像均值的最大值與最小值相差為23.64 dB。這說(shuō)明了不同鹽漬化程度的土壤在交叉極化上的分離性比同極化上的分離性好。

綜上分析可知,同種極化方式HH對(duì)土壤的響應(yīng)比較強(qiáng)烈,交叉極化VH對(duì)土壤的分離性較好,因此利用Radarsat-2雷達(dá)影像的C波段對(duì)鹽漬地信息進(jìn)行提取時(shí),需考慮這2種極化方式。

表2 部分采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)Table 2 Partial data obtained from sampling points

表3 不同鹽漬土的后向散射系數(shù)極值Table 3 Extreme values of the backscatter coefficient for different saline soils

4.2 融解期鹽漬土不同極化組合的后向散射系數(shù)

對(duì)于單極化雷達(dá)影像數(shù)據(jù),提取的土壤信息量相對(duì)較少,研究的結(jié)果會(huì)受到影響,此次試驗(yàn)獲取了雷達(dá)精細(xì)四極化數(shù)據(jù),可以對(duì)極化方式進(jìn)行組合,進(jìn)一步分析不同極化組合對(duì)地物后向散射特性的響應(yīng)。在融解期HH極化雷達(dá)后向散射系數(shù)對(duì)鹽漬土的響應(yīng)最強(qiáng)烈,VH極化雷達(dá)后向散射系數(shù)對(duì)鹽漬土的分離性比較好,選取這2個(gè)極化方式的組合形式進(jìn)行分析,極化組合有VH+HH,VH/HH,(VHHH)/(VH+HH),(VH2+HH2)/(VH2-HH2),計(jì)算得出這些極化組合形式的后向散射系數(shù)值,分析其與不同程度鹽漬土的響應(yīng)關(guān)系,如圖3所示。

圖3 不同極化組合對(duì)鹽漬土響應(yīng)分析Fig.3 Response analysis of saline soil under different polarization combinations

如圖3可知,VH+HH極化組合中呈現(xiàn)先下降后上升的趨勢(shì),對(duì)于非、輕度、中度鹽漬土的分離性較好,但是很難區(qū)分出重度鹽漬土；對(duì)于VH/HH極化組合,后向散射系數(shù)呈現(xiàn)上升下降的不穩(wěn)定趨勢(shì),對(duì)于4種不同程度的鹽漬化土壤都很難分離；對(duì)于(VH-HH)/(VH+HH)極化組合,后向散射系數(shù)隨著鹽漬化程度的加重呈下降趨勢(shì),但是在非、輕度、中度鹽漬土的下降趨勢(shì)不是很明顯,對(duì)于區(qū)分這3種土壤很容易出現(xiàn)錯(cuò)誤；對(duì)于(VH2+HH2)/(VH2-HH2)極化組合,后向散射系數(shù)隨著鹽漬化程度的增強(qiáng)而上升,而且各種鹽漬化程度的分離性都比較好,不容易產(chǎn)生混淆,因此該極化組合方式可作為研究區(qū)融解期鹽漬化土壤信息提取的參考指數(shù)。

4.3 回歸分析

在土壤融解期選擇(VH2+HH2)/(VH2-HH2)極化組合來(lái)建立模型,研究雷達(dá)圖像的后向散射系數(shù)和含鹽量的關(guān)系,將該極化組合設(shè)為變量x,即x= (VH2+HH2)/(VH2-HH2),將其中的23個(gè)土壤樣點(diǎn)的含鹽量數(shù)據(jù)與x進(jìn)行線性回歸分析模擬,建立的回歸方程為s=0.552 3x-0.645 9,式中s代表全鹽量,x代表極化組合(VH2+HH2)/(VH2-HH2),如圖4所示,相關(guān)性系數(shù)R2=0.768 1,可知s與x達(dá)到了良好的相關(guān)性。

圖4 線性回歸模型Fig.4 Linear regression model

5 精度分析

5.1 對(duì)Radarsat-2影像進(jìn)行決策樹(shù)分類(lèi)

圖5 鹽漬化分類(lèi)結(jié)果Fig.5 Salinization classification

根據(jù)建立的鹽分回歸方程,通過(guò)ENVI決策樹(shù)方法對(duì)影像進(jìn)行分類(lèi),分類(lèi)結(jié)果如圖5所示,分類(lèi)統(tǒng)計(jì)如表4所示,可以看出非鹽漬地所占比重最大,為75.298%,重度鹽漬地次之,為14.754%,可以看出研究區(qū)內(nèi)鹽漬化程度比較嚴(yán)重,且分類(lèi)結(jié)果與研究區(qū)地表呈現(xiàn)的鹽漬化現(xiàn)象較為吻合。

表4 分類(lèi)統(tǒng)計(jì)Table 4 Classification statistics

5.2 精度檢驗(yàn)

借助線性回歸方程對(duì)研究區(qū)進(jìn)行了不同程度鹽漬化分類(lèi),為了驗(yàn)證模型以及分類(lèi)結(jié)果的可靠性,用剩余的10個(gè)點(diǎn)作為精度的檢驗(yàn)；根據(jù)土壤采樣點(diǎn)的地理位置信息與鹽漬化分類(lèi)圖相匹配,提取10個(gè)土壤采樣點(diǎn)對(duì)應(yīng)的反演值,并與實(shí)測(cè)值進(jìn)行比較分析,如表5所示,可以看出多數(shù)土壤樣本點(diǎn)的相對(duì)誤差小于10%,反演精度比較可觀。

表5 鹽漬化精度分析Table 5 Precision analysis on soil salinization

6 結(jié) 語(yǔ)

土壤鹽漬化問(wèn)題是影響河套灌區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要因素,因雷達(dá)數(shù)據(jù)具有全天候,全天時(shí),受天氣、氣候影響較小的優(yōu)點(diǎn),常被用作土壤鹽分信息提取的基礎(chǔ)數(shù)據(jù),這對(duì)于干旱、半干旱、季節(jié)氣溫變化較大地區(qū)土地鹽漬化監(jiān)測(cè)非常有利。研究采用四極化精細(xì)模式C波段的Radarsat-2數(shù)據(jù)對(duì)研究區(qū)域進(jìn)行監(jiān)測(cè),彌補(bǔ)了可見(jiàn)光遙感提取鹽漬地信息的局限性,經(jīng)過(guò)對(duì)雷達(dá)影像的處理,準(zhǔn)確獲取了土壤融解期的后向散射系數(shù)值,分析不同程度的鹽漬土與后向散射系數(shù)的關(guān)系,發(fā)現(xiàn)同極化HH對(duì)鹽漬土的響應(yīng)比較強(qiáng)烈,交叉極化VH對(duì)鹽漬地的分離性比較好；通過(guò)HH和VH不同極化組合后向散射系數(shù)對(duì)土壤鹽漬化響應(yīng)分析,得出(VH2+HH2)/(VH2-HH2)極化組合能很好地將非、輕、中、重鹽漬地區(qū)分開(kāi)；以極化組合作為變量建立了線性模型y=0.552 3 x-0.645 9,通過(guò)決策樹(shù)利用模型對(duì)研究區(qū)進(jìn)行了鹽漬化分類(lèi),并對(duì)分類(lèi)結(jié)果及模型精度做了驗(yàn)證,結(jié)果表明多數(shù)樣本點(diǎn)的相對(duì)誤差小于10%,說(shuō)明反演精度較高,研究成果可以作為五原縣土壤鹽漬化監(jiān)測(cè)的理論基礎(chǔ)。

雷達(dá)影像對(duì)土壤水分也比較敏感,文中未能有效地分析土壤水分對(duì)極化方式的影響,建立的回歸模型也未除去土壤水分干擾；而且研究成果是針對(duì)河套灌區(qū)建立的,是否具有普適性,還需進(jìn)一步驗(yàn)證,這是今后工作的重點(diǎn)。

[1]李鳳全,吳樟榮.半干旱地區(qū)土地鹽漬化預(yù)警研究-以吉林省西部土地鹽漬化預(yù)警為例[J].水土保持通報(bào), 2002,22(1):57-59.(LI Feng-quan,WU Zhang-rong.A Study on Soil Salinization Early-warning in Semi-arid Area: As a Sample in West Jilin Province[J].Bulletin of Soil and Water Conservation,2002,22(1):57-59.(in Chinese))

[2]劉秉旺,張茂盛,陳龍生,等.內(nèi)蒙古河套灌區(qū)土壤鹽漬化成因研究[J].西部資源,2012,(3):172-175.(LIU Bing-wang,ZHANG Mao-sheng,CHENG Long-sheng,et al.Soil Salinization Genetic Research in Inner Mongolia Hetao Irrigation District[J].Western Resources,2012, (3):172-175.(in Chinese))

[3]SING A N,KRISTOF S J,BAUMGARDNER M R.Delineating Salt-affected Soils in the Gangatic Plain India by Digital Analysis of Landsat data[R].Indiana,United States:Puedue University Laboratory for Applications of Remote Sensing,1977:111-477.

[4]RAO B R M,SANKAR T R,DWIVEDI R S,et al.Spectral Behaviour of Salt-affected Soils[J].International Journal of Remote Sensing,1995,16(12):2125-2136.

[5]DWIVEDI R S,RSO B R M.The Selection of the Best Possible Landsat TM Band Combination for Delineating Saltaffected Soils[J].International Journal of Remote Sensing, 1992,13(11):2051-2058.

[6]METTERMICHT G I.Remote Sensing of Soil Salinity-potentials and Constraints[J].Remote Sensing of Environment,2003,85:1-20.

[7]PAINE J G,NANCE H S,COLLINS E W,et al.Quantifying Contributions to Stream Salinity Using Electromagnetic Induction and Hydrochemistry in A Small Texas Coastal-Plain Basin[J].Applied Geochemistry,2007,22(10): 2207-2224.

[8]FARIFTEH J,MEER F V D,MEIJDE M V D,et al. Spectral Characteristics of Salt-Affected Soils:A Laboratory Experiment[J].Geoderma,2008,145:196-206.

[9]彭望錄,李天杰.TM數(shù)據(jù)的Kauth-Thomas變換在鹽漬土分析中的應(yīng)用——以陽(yáng)高盆地為例[J].環(huán)境遙感, 1989,4(3):183-190.(PENG Wang-lu,LI Tian-jie.The Effect of Kauth-Thomas Transformation of TM Data in the Analysis of Saline Soil:An Example in Yang Gao basin[J]. Remote Sensing of Environment,1989,4(3):183-190.(in Chinese))

[10]張恒云,尚淑招.NOAA.AVNRR資料在監(jiān)測(cè)土壤鹽漬化程度中的應(yīng)用[J].遙感信息,1992,(1):24-26. (ZHANG Heng-yun,SHANG Shu-zhao.NOAA.AVNRR Information Application in Monitoring Soil Salinization Degree[J].Remote Sensing Information,1992,(1):24-26. (in Chinese))

[11]邵 云,呂 遠(yuǎn).含水含鹽土壤的微波介電特性分析研究[J].遙感學(xué)報(bào),2002,(6):416-423.(SHAO Yun,LV Yuan.Study on Soil Microwave Dielectric Characteristic as Salinity and Water Content[J].Journal of Remote Sensing, 2002,(6):416-423.(in Chinese))

[12]牛寶茹.塔里木河上游表土積鹽量遙感信息提取研究[J].土壤學(xué)報(bào),2005,42(4):674-677.(NIU Bao-ru.Extraction of Remote Sensing Information of Surface Soil Salt Accumulation in the Upper Reaches of the Tarim River[J]. Acta Pedologica Sinica,2005,42(4):674-677.(in Chinese))

[13]李海濤,P.BRUNNER,李文鵬,等.ASTER遙感影像數(shù)據(jù)在土壤鹽漬化評(píng)價(jià)中的應(yīng)用[J].水文地質(zhì)工程地質(zhì), 2006(5):75-79.(LI Hai-tao,BRUNNER P,LI Wenpeng,et al.Application of ASTER Image to Soil Salinization Assessment[J].Hydrogeology and Engineering Geology,2006,(5):75-79.(in Chinese))

[14]江紅南.基于3S技術(shù)的干旱區(qū)土壤鹽漬化時(shí)空演變研究[D].烏魯木齊:新疆大學(xué),2007.(JIANG Hong-nan. Research on the Soil-salinization Spatial Temporal Evolution Based on 3S Technique in Arid Area[D].Urumqi: Xinjiang University,2007.(in Chinese))

[15]趙 勁.內(nèi)蒙古五原縣農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整研究[D].北京:中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院,2008.(ZHAO Jing.Study on the Readjustment of Agricultural Structure of Wuyuan County in Inner Mongolia[D].Beijing:Chinese Academy of Agricultural Sciences,2008.(in Chinese))

[16]ZHOU P,DING J L,WANG F,et al.Retrieval Method of Soil Water Content in Vegetation Covering Areas Based on Multi-source Remote Sensing Data[J].Journal of Remote Sensing,2010,14(5):959-965.(in Chinese))

[17]王 超,張 紅,陳 曦,等.全極化合成孔徑雷達(dá)圖像處理[M].北京:科學(xué)出版社,2008:55-56.(WANG Chao,ZHANG Hong,CHEN Xi,et al.Image Processing of Full Polarization Synthetic Aperture Radar[M].Beijing: Science Press,2008:55-56.(in Chinese))

[18]喻忠偉.基于BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和Radarsat-2遙感影像的土壤墑情監(jiān)測(cè)研究[D].鄭州:鄭州大學(xué),2013:39-41.(YU Zhong-Wei.The Study of Monitoring Soil Moisture Based on Redarsat-2 Remote Sensing Images and BP Artificial Neural Network[D].Zhengzhou:Zhengzhou University,2013:39-41.(in Chinese))

[19]韋建波.Radarsat-2數(shù)據(jù)再干旱區(qū)鹽漬地信息提取中的應(yīng)用[D].烏魯木齊:新疆大學(xué),2009:32-35.(WEI Jianbo.Application of Radarsat-2 data on Soil Salinity Monitoring in Arid Area[D].Urumuqi:Xinjiang University, 2009:32-35.(in Chinese))

(編輯:趙衛(wèi)兵)

Response Analysis of Multi-polarization Radar on Soil Salt During Melting Period in Hetao Irrigation District of Inner Mongolia

YU Hai-yun1,WANG Zhi-jun2,LI Biao1,YU Hai-li3
(1.Inner Mongolia Technical College of Mechanics and Electrics,Hohhot 010070,China；2.Soil and Water Conservation Monitoring Station in Inner Mongolia,Hohhot 010020,China；3.Inner Mongolia Water Resoures and Hydropower Survey and Design Institute,Hohhot 010020,China)

Soil salinization severely restricted the development of agricultural economy in Hetao irrigation district of Inner Mongolia.Traditional point measurement methods couldn't supply adequate precision for salinization distribution of large area soil.Remote sensing was applied for solving the problem,which could get the distribution and variation of saline land quickly.But common radar remote sensing had several limitations such as visible light and infrared remote sensing,so radar remote sensing with the characteristics of all-weather and strong penetrability become the focus of research.Response analysis of soil salinization in melting period was carried out in a study area, located in Wuyuan county of Hetao irrigation district,combining with the radar remote sensing data from Radarsat-2 four polarization.The study shows that polarization combination of(VH2+HH2)/(VH2-HH2)has strong responsiveness and separability for different saline soils.We establish a regression model(S=0.552 3X-0.645 9)whose parameter is polarization combination,and the model has good correlation with determination coefficient R2of 0.768 1.Classification of different saline soils is analyzed with ten soil sampling points.The results show that the relative error is less than 10%for most of the soil sampling points,and the model's accuracy is superior to that of the traditional classification method.

radar remote sensing；soil salt；polarization combination；Hetao irrigation district；precision analysis

S152.7；P628.2

A

1001-5485(2015)11-0019-06

10.11988/ckyyb.20150192

2015-03-15；

2015-04-17

于海云(1979-),女,安徽阜陽(yáng)人,講師,碩士研究生,主要從事水利工程方面研究,(電話)13904710654(電子信箱)yuhaiyun_001@ 163.com。

王志軍(1978-),男,內(nèi)蒙古烏蘭察布人,工程師,主要從事水土保持監(jiān)測(cè)及管理方面研究,(電話)18604883300(電子信箱) wzj228609@163.com。